金相学史话(6):电子显微镜在材料科学中的应用

Ruska在三十年代研制出第一台电子显微镜 ,战后 (195 4年 )又在极端困难条件下发展出带有电子衍射功能的高分辨电镜ElmiskopI。但是 ,从专利优先权角度看 ,他不是电镜的发明人。直到半个世纪后 ,有关的争议人都已过世 ,他才在 1986年获得这个迟到的但却是当之无愧的诺贝尔物理奖。材料科学的几次突破性进展充分说明电子显微镜的重要性。首先是电子衍射与成像的结合使位错的直接观察得以实现。在双束 (透射束与一个强衍射束 )条件下 ,位错产生的畸变区的衍射强度与基体不同从而显示衬度差异 (衍衬像 )。位错等晶体缺陷因此得以成为六、七十年代的研究热点。选区衍射使晶体结构分析进入到微米甚至到纳米层次。迄今为止 ,八十年代发现的各种类型的准晶 (五重、八重、十重、十二重旋转对称准晶 )都是使用这种手段实现的 ,从而扩大了晶体的范围 ,把无周期性的准晶也包括进去。高分辨电镜已发展到分辨单个原子的水平 ,这就为九十年代发现和研究纳米碳管创造了条件 。

金相学史话(1):金相学的兴起

Widmanstatten在 19世纪初用硝酸水溶液腐刻铁陨石切片 ,观察到片状 Fe- Ni奥氏体的规则分布 (魏氏组织 ) ,予告金相学即将诞生。 Sorby在 1863年用反射式显微镜观察抛光腐刻的钢铁试样 ,不但看到珠光体中的渗碳体和铁素体的片状组织 ,还对钢的淬火和回火作了初步探讨 ,金相学已基本形成。到 19- 2 0世纪之交 ,Martens(马氏 )和 Osmond对金相学的发展和金相检验在厂矿中的推广做了重要贡献 ,同时 Roberts- Austen(奥氏 )和 Roogzeboom初步绘制出 Fe- C平衡图 ,为金相学奠定了理论基础。到了二十世纪中叶 ,金相学已逐步发展成金属学、物理冶金和材料科学。

金相学史话(4):合金钢的早期发展史

Faraday进入皇家学院 (RoyalInstitution)后 ,在 182 0 - 182 2年间从事包括铜、镍、铬及贵金属在内的合金钢研究 ,尽管未发展出有实际用途的钢种 ,也可算是合金钢研究的先驱。 185 6年转炉炼钢法出现后 ,钢产量猛增 ,Mushet高碳高钨自淬火刀具钢应运而生 (1868) ,逐渐发展成 18 4 1高速钢 (190 6)。Hadfield在 1882年研制出高碳高锰奥氏体耐磨钢 ,成分至今未变。他还研制出硅钢片 ,并在 190 3年制出第一台铁损小的变压器。Brearley在 1913年研制出低碳高铬 (1Cr13)马氏体不锈钢 ,在这之后 ,铬镍奥氏体不锈钢才问世。本世纪初汽车工业的兴起 ,促进了合金结构钢的发展(合金钢牌号前面冠以SAE就是美国汽车工程师学会的缩写 ) ,而两次世界大战都伴随有合金钢的产量及品种的大发展。